Laser und sein Bearbeitungssystem

1. Prinzip der Lasererzeugung

Der Atomaufbau gleicht einem kleinen Sonnensystem mit dem Atomkern in der Mitte. Die Elektronen rotieren ständig um den Atomkern, und auch der Atomkern dreht sich ständig.

Der Kern besteht aus Protonen und Neutronen. Protonen sind positiv geladen und Neutronen sind ungeladen. Die Anzahl der positiven Ladungen, die der gesamte Kern trägt, ist gleich der Anzahl der negativen Ladungen, die die gesamten Elektronen tragen, daher sind Atome im Allgemeinen gegenüber der Außenwelt neutral.

Was die Masse eines Atoms betrifft, konzentriert sich der Kern auf die Masse des Atoms und die von allen Elektronen eingenommene Masse ist sehr gering. Im Atomaufbau nimmt der Kern nur einen kleinen Raum ein. Die Elektronen rotieren um den Kern und den Elektronen steht ein viel größerer Aktivitätsraum zur Verfügung.

Atome haben eine „innere Energie“, die aus zwei Teilen besteht: Zum einen haben die Elektronen eine Umlaufgeschwindigkeit und eine bestimmte kinetische Energie. Das andere ist, dass zwischen den negativ geladenen Elektronen und dem positiv geladenen Kern ein Abstand besteht und eine bestimmte Menge potenzieller Energie vorhanden ist. Die Summe der kinetischen Energie und potentiellen Energie aller Elektronen ist die Energie des gesamten Atoms, die als innere Energie des Atoms bezeichnet wird.

Alle Elektronen rotieren um den Kern; Manchmal ist die Energie dieser Elektronen in der Nähe des Kerns geringer; Manchmal ist die Energie dieser Elektronen größer, wenn sie weiter vom Kern entfernt sind. Je nach Eintrittswahrscheinlichkeit unterteilen Menschen die Elektronenschicht in verschiedene „Energieniveaus“; Auf einem bestimmten „Energieniveau“ können mehrere Elektronen häufig umkreisen, und nicht jedes Elektron hat eine feste Umlaufbahn, aber diese Elektronen haben alle das gleiche Energieniveau; „Energieebenen“ sind voneinander isoliert. Ja, sie sind je nach Energieniveau isoliert. Das Konzept des „Energieniveaus“ unterteilt Elektronen nicht nur entsprechend ihrer Energie in Ebenen, sondern unterteilt auch den umlaufenden Raum der Elektronen in mehrere Ebenen. Kurz gesagt, ein Atom kann mehrere Energieniveaus haben, und unterschiedliche Energieniveaus entsprechen unterschiedlichen Energien; Einige Elektronen kreisen auf einem „niedrigen Energieniveau“ und andere kreisen auf einem „hohen Energieniveau“.

Heutzutage sind in Physikbüchern der Mittelstufe die Strukturmerkmale bestimmter Atome, die Regeln der Elektronenverteilung in jeder Elektronenschicht und die Anzahl der Elektronen auf verschiedenen Energieniveaus deutlich gekennzeichnet.

In einem Atomsystem bewegen sich Elektronen grundsätzlich in Schichten, wobei einige Atome ein hohes Energieniveau und andere ein niedriges Energieniveau haben. Da Atome immer von der äußeren Umgebung (Temperatur, Elektrizität, Magnetismus) beeinflusst werden, sind Elektronen mit hohem Energieniveau instabil und werden spontan auf ein niedriges Energieniveau übergehen, ihre Wirkung kann absorbiert werden oder sie kann spezielle Anregungseffekte erzeugen und verursachen „ spontane Emission“. Daher kommt es im Atomsystem beim Übergang von Elektronen auf hohem Energieniveau zu niedrigen Energieniveaus zu zwei Erscheinungsformen: „spontane Emission“ und „stimulierte Emission“.

Durch spontane Strahlung sind Elektronen in hochenergetischen Zuständen instabil und wandern, beeinflusst durch die äußere Umgebung (Temperatur, Elektrizität, Magnetismus), spontan in niederenergetische Zustände, wobei überschüssige Energie in Form von Photonen abgestrahlt wird. Das Charakteristische dieser Art von Strahlung ist, dass der Übergang jedes Elektrons unabhängig und zufällig erfolgt. Die Photonenzustände der spontanen Emission verschiedener Elektronen sind unterschiedlich. Die spontane Lichtemission befindet sich in einem „inkohärenten“ Zustand und weist gestreute Richtungen auf. Allerdings weist die spontane Strahlung die Eigenschaften der Atome selbst auf und die Spektren der spontanen Strahlung verschiedener Atome sind unterschiedlich. Apropos, es erinnert die Menschen an ein grundlegendes Wissen der Physik: „Jedes Objekt hat die Fähigkeit, Wärme auszustrahlen, und das Objekt hat die Fähigkeit, kontinuierlich elektromagnetische Wellen zu absorbieren und auszusenden.“ Die von Wärme abgestrahlten elektromagnetischen Wellen weisen eine bestimmte Spektralverteilung auf. Die Verteilung dieses Spektrums hängt mit den Eigenschaften des Objekts selbst und seiner Temperatur zusammen.“ Der Grund für die Existenz von Wärmestrahlung ist daher die spontane Emission von Atomen.

Bei der stimulierten Emission gehen Elektronen mit hohem Energieniveau unter der „Stimulation“ oder „Induktion“ von „für die Bedingungen geeigneten Photonen“ auf ein niedriges Energieniveau über und strahlen ein Photon mit derselben Frequenz wie das einfallende Photon ab. Das größte Merkmal der stimulierten Strahlung besteht darin, dass die durch die stimulierte Strahlung erzeugten Photonen genau den gleichen Zustand haben wie die einfallenden Photonen, die die stimulierte Strahlung erzeugen. Sie befinden sich in einem „kohärenten“ Zustand. Sie haben die gleiche Frequenz und die gleiche Richtung, und es ist völlig unmöglich, die beiden zu unterscheiden. Unterschiede zwischen diesen. Auf diese Weise werden aus einem Photon durch eine stimulierte Emission zwei identische Photonen. Das bedeutet, dass das Licht intensiviert bzw. „verstärkt“ wird.

Lassen Sie uns nun noch einmal analysieren, welche Bedingungen erforderlich sind, um immer häufiger stimulierte Strahlung zu erhalten.

Unter normalen Umständen ist die Anzahl der Elektronen in hohen Energieniveaus immer geringer als die Anzahl der Elektronen in niedrigen Energieniveaus. Wenn Sie möchten, dass Atome stimulierte Strahlung erzeugen, möchten Sie die Anzahl der Elektronen in hohen Energieniveaus erhöhen. Daher benötigen Sie eine „Pumpquelle“, deren Zweck darin besteht, mehr zu stimulieren. Zu viele Elektronen niedriger Energieniveaus springen auf hohe Energieniveaus , sodass die Anzahl der Elektronen auf hohem Energieniveau größer sein wird als die Anzahl der Elektronen auf niedrigem Energieniveau und es zu einer „Teilchenzahlumkehr“ kommt. Zu viele hochenergetische Elektronen können nur für sehr kurze Zeit verbleiben. Die Zeit wird auf ein niedrigeres Energieniveau springen, sodass die Möglichkeit einer stimulierten Strahlungsemission zunimmt.

Natürlich ist die „Pumpquelle“ für verschiedene Atome eingestellt. Es bringt die Elektronen in „Resonanz“ und ermöglicht es mehr Elektronen mit niedriger Energie, auf hohe Energieniveaus zu springen. Der Leser kann im Grunde verstehen, was Laser ist. Wie wird Laser hergestellt? Laser ist „Lichtstrahlung“, die durch die Atome eines Objekts unter Einwirkung einer bestimmten „Pumpquelle“ „angeregt“ wird. Das ist Laser.